Pensaklaran Elektronik hubung dan putus melalui sebuah katup. Perbandingan kinerja dari MOSFET, IGBT dan BJT.

4.3.3. Pensaklaran Elektronik hubung dan putus melalui sebuah katup.

Tipe komponen ini adalah pengendalian elektrodenya dapat menghantarkan dan menyetop arus yang mengalir. Sebagai bukti: kedua pengendalian ini dapat dilihat dari bentuk simbolnya. Gambar 4.9 Simbol pensaklaran dua katup Komponen komponen tersebut yaitu: Power MOSFET n- Kanal Fungsinya ideal: - Pada saat menghantar: u GS 0 ? i D 0, u DS =0 - Pada saat menutup: u GS 0 ? i D =0 Gambar 4.10 Simbol Power Mosfet n-Kanal Di unduh dari : Bukupaket.com Data batas Contoh: u DS max = 1000V, i DN =30A , f max =100kHz u DS max = 200V, i DN =100A , f max =50kHz IGBT Fungsinya ideal: - Pada saat menghantar: u GE 0 ? i C 0, u CE =0 - Pada saat menutup: u GE 0 ? i C =0 Data batas Contoh: U CE max = 1700V, i CN =440A , f max =20kHz Gambar 4.11 Simbol IGBT Transistor Daya Bipolar BJT Fungsinya ideal: - Pada saat menghantar: i B 0 ? i C 0, u CE =0 Di unduh dari : Bukupaket.com - Pada saat menutup: i B =0 ? i C =0 Data batas Contoh: U CE max = 1400V, i CN =1000A , f max =5kHz U CE max = 1000V, i CN =100A , f max =50kHz Gambar 4.12 Simbol Transistor Daya Bipolar BJT GTO- Thyristor Fungsinya ideal: - Pada saat menghantar: I G 0 ? i A 0, u AK =0 - Pada saat menutup: I G =0 ? i A =0 Data batas Contoh: U AK max = 4500V, i N =4000A , f max =1..2kHz U AK max = 6500V, i N =1500A , f max =1..2kHz Komponen ini jika dibandingkan dengan IGBT dan MOSFET untuk dayanya jelas lebih tinggi hanya frekwensi kerjanya sedikit lebih rendah. Komponen ini dipergunakan pada rangkaian kereta api listrik dan penggerak mesin motor yang besar. Di unduh dari : Bukupaket.com

4.3.4. Perbandingan kinerja dari MOSFET, IGBT dan BJT.

Transistor IGBT Insulated-Gate Bipolar Transistor adalah piranti semikonduktor yang setara dengan gabungan sebuah transistor bipolar BJT dan sebuah transistor efek medan MOSFET Input dari IGBT adalah terminal Gate dari MOSFET, sedang terminal Source dari MOSFET terhubung ke terminal Basis dari BJT. Dengan demikian, arus drain keluar dan dari MOSFET akan menjadi arus basis dari BJT. Karena besarnya tahanan masuk dari MOSFET, maka terminal input IGBT hanya akan menarik arus yang kecil dari sumber. Di pihak lain, arus drain sebagai arus keluaran dari MOSFET akan cukuo besar untuk membuat BJT mencapai keadaan saturasi. Dengan gabungan sifat kedua elemen tersebut, IGBT mempunyai perilaku yang cukup ideal sebagai sebuah sakelar elektronik. Di satu pihak IGBT tidak terlalu membebani sumber, di pihak lain mampu menghasilkan arus yang besar bagi beban listrik yang dikendalikannya. Komponen utama di dalam aplikasi elekronika daya power electronics dewasa ini adalah sakelar zat padat solid-state switches yang diwujudkan dengan peralatan semikonduktor seperti transistor bipolar BJT, transistor efek medan MOSFET, maupun Thyristor. Sebuah sakelar ideal di dalam aplikasi elektronika daya akan mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: 1. Pada saat keadaan tidak menghantar OFF, sakelar mempunyai tahanan yang besar sekali, mendekati nilai tak berhingga. Dengan kata lain, nilai arus bocor struktur sakelar sangat kecil 2. Sebaliknya, pada saat keadaan menghantar ON, sakelar mempunyai tahanan menghantar R_on yang sekecil mungkin. Ini akan membuat nilai tegangan jatuh voltage drop keadaan menghantar juga sekecil mungkin, demikian pula dengan besarnya daya lesapan power dissipation yang terjadi, dan 3. Kecepatan pensakelaran switching speed yang tinggi. Sifat nomor 1 umumnya dapat dipenuhi dengan baik oleh semua jenis peralatan semikonduktor yang disebutkan di atas, karena peralatan semikonduktor komersial pada umumnya mempunyai nilai arus bocor yang sangat kecil. Untuk sifat nomor 2, BJT lebih unggul dari MOSFET, karena tegangan jatuh pada terminal kolektor-emitter, VCE pada keadaan menghantar ON dapat dibuat sekecil mungkin dengan membuat transitor BJT berada dalam keadaan jenuh saturasi. Di unduh dari : Bukupaket.com Sebaliknya, untuk unsur kinerja nomor 3 yaitu kecepatan switching, MOSFET lebih unggul dari BJT, karena sebagai divais yang bekerja berdasarkan aliran pembawa muatan mayoritas majority carrier, pada MOSFET tidak dijumpai aruh penyimpanan pembawa muatan minoritas pada saat proses pensakelaran, yang cenderung memperlamnat proses pensakelaran tersebut. Sejak tahun 1980-an telah muncul jenis divais baru sebagai komponen sakelar untuk aplikasi elektronika daya yang disebut sebagai Insulated Gate Bipolar Transistor IGBT. Sesuai dengan yang tercermin dari namanya, divais baru ini merupakan divais yang menggabungkan struktur dan sifat-sifat dari kedua jenis transistor tersebut di atas, BJT dan MOSFET. Dengan kata lain, IGBT mempunyai sifat kerja yang menggabungkan keunggulan sifat-sifat kedua jenis transistor tersebut. Terminal gate dari IGBT, sebagai terminal kendali juga mempunyai struktur bahan penyekat insulator sebagaimana pada MOSFET. Dengan demikian, terminal masukan IGBT mempunyai nilai impedansi yang sangat tinggi, sehingga tidak membebani rangkaian pengendalinya yang umumnya terdiri dari rangkaian logika. Ini akan menyederhanakan rancangan rangkaian pengendali controller dan penggerak driver dari IGBT. Di samping itu, kecepatan pensakelaran IGBT juga lebih tinggi dibandingkan divais BJT, meskipun lebih rendah dari divais MOSFET yang setara. Di lain pihak, terminal keluaran IGBT mempunyai sifat yang menyerupai terminal keluaran kolektor-emitter BJT. Dengan kata lain, pada saat keadaan menghantar, nilai tahanan menghantar R_on dari IGBT sangat kecil, menyerupai R_on pada BJT. Dengan demikian bilai tegangan jatuh serta lesapan dayanya pada saat keadaan menghantar juga kecil. Dengan sifat-sifat seperti ini, IGBT akan sesuai untuk dioperasikan pada arus yang besar, hingga ratusan amper, tanpa terjadi kerugian daya yang cukup berarti. IGBT sesuai untuk aplikasi pada perangkat Inverter maupun Kendali Motor Listrik Drive.

4.3.5. Bentuk Komponen